一種新型廣電工程鄉鎮臺站發射塔塔基支撐裝置的結構設計構想

李陽興 馮 勇 楊 睿 黃芷郡 王永才

廣西在鄉鎮臺站發射塔的塔基支撐裝置中的投入使用，無論是工程應用的規模、材料材質還是經費，都不能與二三級臺站所使用的發射塔相提并論。故在發射塔的使用及材料材質的使用上，均以常規鄉鎮臺站的正常米數、規格材質以及抗風抗災性能來看待，不對具體的規格數據進行詳細闡述說明。本文以廣西崇左市鄉鎮臺站發射塔為例，探討一種新型廣電工程鄉鎮臺站發射塔塔基支撐裝置的結構設計。

一、崇左市鄉鎮臺站發射塔的現狀

廣西崇左市位于我國西南部，與越南接壤，因此在鄉鎮臺站的戰略部署及廣播電視覆蓋布控上的投入使用是相對較多的。經過工作調研及實地走訪，崇左市的鄉鎮臺站無線播發信號為小功率輸出的VHF廣播信號和UHF數字電視信號。鄉鎮臺站因對覆蓋面及覆蓋范圍要求較小，故在天線的投入使用上采用的是單偶極子FM調頻天線和UHF一層四面電視天線。這兩大品種的天線對發射塔的負重承載和鐵塔塔基的抗風抗災系數等指標要求都是較低的。所以，在選擇使用發射塔的塔基支撐裝置時，通常會結合耗材、經費、海拔情況、地質情況等多種因素后，因地制宜地建造不同類型的鄉鎮臺站發射塔。

二、崇左市鄉鎮臺站塔基樣式及其支撐裝置優缺點

崇左市的鄉鎮臺站在充分考慮所處的地理環境位置、發射塔的搭建高度及經費情況后，通常以支撐、抗風、爬梯這三方面為側重點去著手建造發射塔。其大體塔基樣式分為三管自立塔、拉線桿塔、獨管塔三種。

三管自立塔（如圖1所示）俗稱三角塔，其主材料為鋼管，輔材料為角鋼，角鋼朝塔心安裝。其優點在于以下四方面。一是采用無縫鋼管作為塔柱材料，使得風荷載系數小，抗風能力強。二是架設方便，通過鋼管這一主材料和角鋼/鋼筋輔材料來維持結構穩定性，將塔柱外連法蘭盤后用螺栓來受力受拉，進一步對其固定，降低被破壞的概率。三是發射塔占地面積小，并且采用三葉式伐板來進一步加強爬塔穩定性；四是三角型的鏤空布置相對于其他塔型有著一定的風荷載變化優勢，讓風荷載曲線線條流暢且不易倒塌。其缺點在于以下三方面。一是材料耗費較多。相較于獨管塔、拉線桿塔這兩種發射塔，三管自立塔耗費的材料為其他塔型的幾倍，尤其是當自立塔的搭建層高過高時，所需的材料及考慮因素會更多。二是維護檢查投入的精力相對較大，因其輔助材料為角鋼/鋼筋焊接，故在爬塔及維護時無論是防銹檢查還是除銹噴漆，工程任務量相對繁重。三是沒有考慮雨水排水等問題，雨水會順著管塔管腳直接匯集在塔腳螺栓處或地面硬化處，進而研磨螺栓或滲透入地下，對裝置底部進行銹蝕。

圖1 三管自立塔俯視圖

拉線桿塔（如圖2所示）通過一根主鋼材作為塔基，起到支撐作用，桿塔主桿左右兩端均焊接爬塔所需的爬釘，桿塔本身承擔垂直壓力和天線重力，并通過在塔頭或塔身位置安裝對稱拉線以穩固支撐桿塔。拉線桿塔的優點如下。一是由于桿塔帶有拉線，桿底可根據實際鐵塔高度考慮是否使用深埋式，機械性能相對良好。二是主桿桿高運用率高，檔距較大，在爬塔上更容易進行爬塔維護。三是拉線能夠較好地抗擊風暴襲擊和外力的沖擊，三角式結構具有穩定性。四是相較于三角塔和獨管塔，拉線桿塔能最大限度地節約鋼材。五是拉線桿塔作為發射塔，其工程量較小，能夠在特殊的地質上搭建，故是最易建成的鄉鎮臺站發射塔類型之一。其缺點如下。一是拉線桿塔具有承重局限性。由于其投入的材料及成本相對于其他塔型成本較低，若未能對拉線桿塔進行改造升級，那么在未來增加頻道和增加天線時，則需要考慮較多鐵塔因素。二是占地使用面積較大。拉線桿塔需通過多角度的拉點進行拉線加固，所以在占地使用面積上相對于其他類型鐵塔較大。三是拉線及主桿受到日曬雨淋及排水等影響，在主桿及拉線的防銹除銹、損耗等方面維護成本較大。四是在積水排水問題上也沒有得到有效緩解。

圖2 拉線桿塔主視圖和左視圖

獨管塔（如圖3所示）為通氣管道狀的鐵塔樣式，其整塔材料為鋼板，底段直徑遠大于頂段，整體厚度相差規格不低于2mm，并在塔身一定高度以上焊接雙路爬釘，焊接爬釘間距與拉線桿塔相同。獨管塔的優勢如下。一是深埋式安裝，其抗風暴襲擊和抗外力的沖擊性能強。二是占地使用面積小，因其單獨的鐵塔結構與三角塔、拉線桿塔結構樣式差距大，是三種鐵塔樣式中占地使用面積最小的。三是維護成本低，維檢人員僅需對爬釘及地面法蘭盤螺栓處進行防銹除銹處理即可。四是獨管塔整體呈現效果簡單大方，且由于深埋式安裝建造，所以在后期的節目頻道增加及天線負重上無需考慮過多因素。其缺點如下。一是由于獨管塔為無縫隙式單管加上深埋式安裝，無論是在材質的成本及運輸成本、建造成本還是工程量考慮上均遠大于其他鐵塔。二是由于獨管塔為單管的通氣管道樣式，故排水性能較差于前二者，所有排水均通過獨管塔表面沖刷流通到塔底，無論是法蘭盤螺栓處還是地面顯露的裝置底部，均容易被積水嚴重銹蝕。

圖3 獨管塔俯視圖

三、總體設計思路

無論是三管自立塔、拉線桿塔還是獨管塔，均符合國家鋼結構設計規范和塔桅設計規程，其結構性能安全可靠，能夠有效解決鄉鎮臺站的無線播發問題。但美中不足是，各鐵塔均存在一定的積水排水問題，以及較為繁瑣的鐵塔法蘭盤處、螺栓處的防銹鍍鋅、刷漆維檢問題。為了進一步深挖塔基支撐裝置的最大價值，將降損和支撐有效結合起來，減少鄉鎮臺站發射塔支撐裝置的維護成本，筆者設計構思了一種新型廣電工程鄉鎮發射塔支撐裝置。

（一）結構設計來源及功能構思

通過下鄉巡檢、實地調研和文獻資料的查閱，結合大型發射塔和鄉鎮臺站發射塔的塔基支撐裝置維護情況，筆者從維檢、實用等思路出發，擬設計一款新型廣電工程鄉鎮臺站使用的發射塔支撐裝置。在結合耗材、資金等經濟基礎前提下，將發射塔支撐功能和排水、防銹等利害因素有機結合起來，通過人為干預來降低、削弱發射塔在建成后的損耗程度，從而進一步降低在發射塔維護成本方面的支出。新型廣電工程鄉鎮臺站發射塔支撐裝置的設計思路，一是來源于商品房雨天屋頂的排水管道解決樓頂樓面滴水及排水問題，城市下水管道排水系統解決路面積水問題，從而設想出解決雨天雨水沖刷鐵塔問題和底面法蘭盤螺栓處、塔基地底積水問題；二是結合家裝的螺絲暗槽設計來進一步衍生出螺栓“暗處”安裝，進一步緩解其生銹、滑牙等現象，從而降低維檢頻次和噴漆鍍鋅頻率。

（二）主體結構設計

首先，通過一面支撐板將地面與支撐裝置底部隔離，降低雨水與塔基底部的直接沖刷頻次。其次，通過連通槽的開口設計，進一步緩解表面積水排水問題。再次，將螺栓等關鍵節點隱藏至暗處，使其不受雨水侵蝕，降緩其銹蝕、滑牙的概率，降低維護經費。最后，通過支撐板及支撐面的部分增高，再給防銹上一層保險，即哪怕鄉鎮臺站地面積水，因為人為增高水平面，也無法造成螺栓銹蝕問題。主體結構設計是從多角度、多方位入手，避免雨水與裝置底部、螺栓的接觸，最大限度地緩解發射塔維檢、噴漆的成本。

塔基支撐裝置如圖4所示，各標號明細如下：1.地面，指代水平面；2.支撐柱，起到一定的支撐高度作用；3.支撐板，起到一層阻擋雨水沖刷的作用；4.連通槽，支撐板開口溝槽，便于標號6連接件的安裝、標號7鋼絲繩的安裝和雨水排放；5.輔助支撐角鋼，用于主體支撐桿的輔助支撐作用；6.連接件，連接件主要起到螺栓固定作用；7.鋼絲繩，便于加固及雨水依附順流；8.掛鉤，用于鋼絲繩調節及加固作用；9.掛件，直連地面起到加固作用；10.發射塔主體支撐桿，塔桿一定米數上附有爬釘。

圖4 新型廣電工程鄉鎮發射塔支撐裝置的示意圖

標號4的連通槽底部放大圖和詳細示意圖如圖5所示。該示意圖闡述了以下兩點：一是在連通槽的周邊一定間隔距離處開設有螺紋孔；二是連通槽的卡槽開設具有一定的參數槽口規格，能夠將適中的標號6連通件和標號7鋼絲繩穿過其中，滿足功能需求。在標號6連通件通過標號4連通槽的底部后，先是通過卡件來對輔助角鋼進行一次卡扣固定上鎖后，再通過螺栓對標號3的支撐板螺紋孔進行固定，上鎖達到二次卡扣的目的。此外，標號7的鋼絲繩經由連通槽下拉至地面進行加固，達到三層的固防處理。

圖5 標號4的連通槽底部放大圖和詳細示意圖

標號6連通件的詳細圖如圖6所示。該連通件包括：固定板61，第一連接板62，安裝孔63，第二連接板64。標號6連通件的功能使用說明如下。發射塔主體支撐桿的底端與固定板61頂部側進行固定連接，固定板61的底部固定連接有第一連接板62，第一連接板62的底端插入標號4連通槽并且延伸至標號3支撐板的底部。同時，第一連接板62的底端開設有安裝孔63，固定板61的一側固定連接有第二連接板64并開有螺紋孔。標號6連通件的要求是，第一連接板62與標號4連通槽的大小適配，安裝孔63能夠與卡件大小適配，第二連接板64的孔洞能夠伸入標號7鋼絲繩。卡件的一端能夠通過安裝孔63且延伸至第一連接板62的外部，且卡件的底部左右兩側均設置有螺栓，螺栓的頂端延伸至所述螺紋孔的內部。

圖6 標號6連通件的詳細圖

（三）新型發射塔支撐裝置功能說明

1.加固與排水

新型發射塔塔基支撐裝置主要通過主體支撐桿來進行承重，四條起輔助支撐作用的角鋼從四個方面對主桿進行加固，具有增強負重及抗風抗災的功能，再通過鋼絲繩對輔助支撐角鋼進行拉繩加固，起到對負重及支撐進行二次加固的功效，達到雙保險作用。除卻加固，當雨天雨水沖刷到主桿時，通過主桿對輔桿的水流流向一分為四，達到了排水引流作用，再通過輔桿的鋼絲繩拉線，又對輔桿進行二次排水分流，致使發射塔在暴雨天能夠得到一定程度的排水引流，緩解雨水沖刷和塔基底部的雨水腐蝕滲透。

2.防銹與維檢

由于新型發射塔塔基支撐裝置通過地面的四條支撐柱及支撐板對輔助角鋼的底面進行人為物理抬高，通過支撐板對主支撐桿的地面進行雨水擋雨處理，能較大程度地避免雨水匯集和研磨支撐板及底部銹蝕。除此之外，輔助角鋼的螺栓安裝方式為螺桿在上螺母在下，不需要在噴漆除銹與清理維護發射塔基底的工作上花費較大的時間和精力。再加上螺栓安裝高度進行了人為的物理抬高，此時如果鄉鎮臺站的發射塔地面積水，也不會對螺栓產生較大影響。支撐板的連通槽開口，也為支撐板頂面的積水排水起到一定疏流作用，進一步減少維檢工作量。

3.占地面積及爬架說明

新型發射塔從某種意義上來說屬于拉線桿塔的二次升級版，整體在占地面積及土地使用上遠小于拉線桿塔，在實際的占地面積使用設想中，用地規模遠小于拉線桿塔，小于三管塔，大于獨管塔。而在爬架爬塔的功能上，新型發射塔塔基支撐裝置與目前鄉鎮臺站發射塔的爬釘安裝方式相同，均在一定的高度上焊接嵌入爬釘，確保爬塔維檢天線工作得以完成。

四、新型發射塔支撐裝置與傳統發射塔支撐裝置的比對

表1 鄉鎮臺站發射塔支撐裝置建造對比

通過對傳統發射塔支撐裝置與新型發射塔支撐裝置的建造因素進行綜合對比（如表1），可以從費用、耗材及施工工程量的三個經濟層面看出，新型塔通過低費用、低耗材以及較小的工程量來進一步優化廣電工程在鄉鎮臺站發射塔的精力、人力、物力的投入，降低生產成本，節省精力。在實際使用過程中，結合抗風抗災、占地面積使用率及排水能力和維檢程度，能有效地緩解目前發射塔可能會存在的安全隱患問題，也能解決目前部分鄉鎮臺站發射塔存在的安裝難度問題。本實用新型發射塔支撐裝置構思結構完整，安全性能好，建造成本低且安裝方便，符合“新型發射塔支撐裝置”的要求。

五、結語

在鄉鎮臺站發射塔支撐裝置的建造中，因為臺站建站多、投入使用時間長，故在使用利用率、后期維護檢修成本方面，應盡可能多地從降低開支、降低人力/精力成本等方面加以考慮。在發射塔支撐裝置的設計及使用中，除支撐裝置本身的主體結構形式、外觀涂復、防雨耐腐蝕等因素，更需考慮體積、重量、安裝等別的因素，保證發射塔支撐裝置不但要安裝可靠，更要考慮拆卸方便。總之，只有綜合考慮多方面因素并結合科技創新，從多角度去思考設計，才能構思設計出一款符合廣電工程標準化、現代化、智慧化、一體化的鄉鎮臺站發射塔支撐裝置。